Sensoren und Aktoren: Was sind sie und wie funktionieren sie?
Sensoren
Definition
Sensoren sind Geräte, die physikalische oder Umweltbedingungen erfassen und in elektrische Signale umwandeln. Diese Signale können dann von einem Mikrocontroller wie dem Arduino verarbeitet werden.
Funktion
Sensoren messen verschiedene physikalische Größen wie Temperatur, Licht, Druck, Feuchtigkeit, Bewegung und vieles mehr. Sie wandeln diese Größen in elektrische Signale um, die der Mikrocontroller interpretiert.
Beispiele
1. Temperatursensor (z.B. LM35):
– Misst die Temperatur und gibt eine Spannung aus, die proportional zur gemessenen
Temperatur ist.
– Anwendung: Klimasteuerungen, Wetterstationen.
2. Lichtsensor (LDR – Light Dependent Resistor)
– Widerstand ändert sich je nach Lichtintensität.
– Anwendung: Automatische Beleuchtungssysteme, Helligkeitsregelungen.
3. Ultraschallsensor (HC-SR04):
– Misst die Entfernung zu einem Objekt durch Senden und Empfangen von Ultraschallwellen.
– Anwendung: Abstandsmessungen, Hinderniserkennung in Robotern.
Aktoren
Definition
Aktoren sind Geräte, die elektrische Signale in physikalische Aktionen umwandeln. Sie führen eine Aktion basierend auf den Signalen des Mikrocontrollers aus.
Funktion
Aktoren reagieren auf elektrische Signale und erzeugen eine physikalische Bewegung oder Aktion. Dies kann durch Drehen, Schieben, Ziehen, Leuchten, Heizen usw. erfolgen.
Beispiele
1. LEDs (Light Emitting Diodes):
– Leuchten, wenn Strom durch sie fließt.
– Anwendung: Anzeigen, Beleuchtung.
2. Servomotoren:
– Drehen sich auf eine bestimmte Position basierend auf einem Steuersignal.
– Anwendung: Roboterarme, Fernsteuerungen.
3. DC-Motoren:
– Drehen sich, wenn Strom durch sie fließt.
– Anwendung: Antrieb von Rädern in Robotern, Ventilatoren.
4. Relais:
– Elektrisch betriebener Schalter, der größere Lasten steuern kann.
– Anwendung: Steuerung von Hochspannungsgeräten mit niedriger Spannung vom Mikrocontroller.
Projekt 1: Automatisches Nachtlicht
1. Sensor: Lichtsensor (LDR)
– Misst die Umgebungshelligkeit.
– Wenn es dunkel wird, sinkt der Widerstand des LDR und das Signal zum Mikrocontroller ändert
sich.
2. Mikrocontroller (Arduino):
– Liest das Signal des LDR.
– Verarbeitet die Daten und entscheidet, ob die LED ein- oder ausgeschaltet werden soll.
3. Aktoren: LED
– Schaltet sich ein, wenn der Lichtsensor Dunkelheit erkennt.
– Schaltet sich aus, wenn genug Umgebungslicht vorhanden ist.
HINWEIS: die Werte der Lichtsensor können unter Tools/Serial Monitor gelesen werden. Den Wert kann entsprechend in Programm angepasst werden.
Code:
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void setup() {
Serial.begin(9600);
licht =analogRead(5);
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Dieses einfache Projekt zeigt, wie Sensoren und Aktoren zusammenarbeiten können, um auf Umweltbedingungen zu reagieren und automatisch Aktionen auszuführen.
